(57)【要約】      （修正有） 【課題】セパレータを介して対向配置された一対の分極性電極と、前記一対の分極性電極及びセパレータに含浸された電解液と、前記セパレータと一対の分極性電極と電解液とを収納する外装蓋及び外装ケースと、前記外装蓋の外周部と前記外装ケースの内周部との間に配置されるガスケットとを具え、前記外装ケースの開口先端部を内側に湾曲させることにより、外装ケース及び外装蓋で構成された収納空間を密封する電気二重層キャパシタにおいて、静電容量が大きく、且つ、生産性に優れた電気二重層キャパシタを提供する。【解決手段】外装蓋の厚さが、外装ケースの厚さよりも厚く、前記外装蓋の開口端部が外装ケースの端面に向かってガスケットに食い込んでいることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セパレータを介して対向配置された一対の分極性電極と、前記一対の分極性電極及びセパレータに含浸された電解液と、前記セパレータと一対の分極性電極と電解液とを収納する外装蓋及び外装ケースと、前記外装蓋の外周部と前記外装ケースの内周部との間に配置されるガスケットとを具え、前記外装ケースの開口先端部を内側に湾曲させることにより、外装ケース及び外装蓋で構成された収納空間を密封する電気二重層キャパシタにおいて、
前記外装蓋の厚さが、外装ケースの厚さよりも厚く、前記外装蓋の開口端部が外装ケースの端面に向かってガスケットに食い込んでいることを特徴とする電気二重層キャパシタ。
【請求項２】
前記外装蓋の外周部には、折り返し部が設けられていないことを特徴とする請求項１に記載の電気二重層キャパシタ。
【請求項３】
前記外装蓋は、上方部分と、該上方部分より直径が大きく形成された下方部分を有していることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電気二重層キャパシタ。
【請求項４】
前記外装蓋の開口端部に、前記ガスケットが入り込む凹部が形成されていることを特徴とする請求項１乃至３に記載の電気二重層キャパシタ。
【請求項５】
前記ガスケットの主成分がポリエーテルエーテルケトンであることを特徴とする請求項１乃至５に記載の電気二重層キャパシタ。
【請求項６】
前記ガスケットが２６０℃以上で熱処理されたものであることを特徴とする請求項１乃至５に記載の電気二重層キャパシタ。
【請求項７】
前記外装蓋の厚さと外装ケースの厚さの比が１．１：１〜２：１であることを特徴とする請求項１乃至６に記載の電気二重層キャパシタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セパレータを介して対向する一対の分極性電極に電解液を含浸してなる電気二重層キャパシタに関する。
【背景技術】
【０００２】
コイン型構造を有する電気二重層キャパシタは、一般的に図２に示すような構成が公知である。すなわち、活性炭等からなる第１分極性電極(１)と、活性炭等からなる第２分極性電極(２)とをセパレータ(３)を介した状態で対向配置し、前記第１分極性電極(１)に第１集電体(６)を、第２分極性電極(２)に第２集電体(７)をそれぞれ設け、前記一対の分極性電極(１)、(２)及びセパレータ(３)に電解液を含浸させて、上方部分(4d)と、該上方部分より直径が大きく形成された下方部分(4e)を有する外装蓋(４)と外装ケース(５)とで構成される収納空間に収納し、前記外装ケース(５)の内周部(5a)と前記外装蓋(４)の外周部(4a)との間に電気絶縁性を有するガスケット(８)を配置して、前記外装ケース(５)の開口先端部(5b)を内側に湾曲させることにより、前記外装ケース(５)と前記外装蓋(４)とで構成される収納空間を密封したものである。
【０００３】
前記外装蓋(４)の外周部(4a)には、折り返し部(4b)が設けられており、これにより外装蓋(４)の強度が向上し、ガスケット(８)に圧力が加わりやすく密封性を向上させることができる (例えば、特許文献１参照) 。
【特許文献１】特開平８−２２２１９２号公報(第２頁、図３)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、前記折り返し部の存在は、外装蓋と外装ケースにより構成される空間を狭くしてしまう。具体的には、折り返した部(4b)を設けたことによる厚みの増加分だけ、外装蓋(４)の上方部分(4d)の直径を小さくする必要がある。そのため、前記空間内に配備する分極性電極の直径を大きくすることができず、同サイズの外観を有する電気二重層キャパシタにおいて、静電容量を大きくすることができない。
【０００５】
そこで、本発明は、静電容量が大きく、且つ、生産性に優れた電気二重層キャパシタを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のうち請求項１に記載の発明は、セパレータを介して対向配置された一対の分極性電極と、前記一対の分極性電極及びセパレータに含浸された電解液と、前記セパレータと一対の分極性電極と電解液とを収納する外装蓋及び外装ケースと、前記外装蓋の外周部と前記外装ケースの内周部との間に配置されるガスケットとを具え、前記外装ケースの開口先端部を内側に湾曲させることにより、外装ケース及び外装蓋で構成された収納空間を密封する電気二重層キャパシタにおいて、
前記外装蓋の厚さが、外装ケースの厚さよりも厚く、前記外装蓋の開口端部が外装ケースの端面に向かってガスケットに食い込んでいることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明のうち請求項２に記載の発明は、請求項１の電気二重層キャパシタにおいて、前記外装蓋の外周部には、折り返し部が設けられていないことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明を用いることにより、電気二重層キャパシタの外装蓋と外装ケースにより構成される空間を狭くすることなく、外装蓋と外装ケースにより構成される空間の密封性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明における電気二重層キャパシタは、図１に示すように、第１分極性電極(１)と、第２分極性電極(２)とをセパレータ(３)を介した状態で対向配置し、そして前記第１分極性電極(１)に第１集電体(６)を、第２分極性電極(２)に第２集電体(７)をそれぞれ設け、その後、前記一対の分極性電極(１)、(２)及びセパレータ(３)に電解液を含浸させて、外装蓋(４)と外装ケース(５)とで構成させる収納空間に収納し、前記外装ケース(５)の内周部(5a)と前記外装蓋(４)の外周部(4a)との間にガスケット(８)を配置して、前記外装ケース(５)の開口先端部(5b)を内側に湾曲させることにより、前記外装ケース(５)と前記外装蓋(４)で構成される収納空間を密封したものである。
【００１０】
前記外装蓋(４)は上方部分(4d)と、該上方部分より直径が大きく形成された下方部分(4e)を有している。上記外装蓋(４)の厚さは、外装ケース(５)の厚さよりも厚く形成されており、前記外装蓋(４)は、外周部(4a)に折り返し部を設けていないものを用い、前記外装蓋(４)の開口端部(4c)は外装ケースの底面に向かってガスケット(８)に食い込んでいる。
【００１１】
外装蓋(４)と外装ケース(５)の厚さの比率としては１．１：１〜２：１であることが好ましい。前記比率よりも外装蓋(４)が薄くなると外装蓋(４)の強度が弱くなり、前記外装ケース(５)の開口先端部(5b)を内側に湾曲させることにより、前記外装ケース(５)と前記外装蓋(４)で構成される収納空間を密封工程において、外装蓋(４)の折れ曲がり等により密封性が低下するおそれがある。また、前記比率よりも外装蓋(４)が厚くなると、外装蓋(４)と外装ケース(５)により構成される空間が狭くなり静電容量増加の効果が低下してしまうおそれがある。
【００１２】
上記本発明の電気二重層キャパシタにおいて、分極性電極(１)、(２)は、活物質と結着剤とからなる。前記活物質の導電性が低い場合は導電剤を加えてもよい。前記活物質としては、おが屑、椰子殻、ピッチ等を賦活処理を施して得られる粉末状活性炭を用いることができる。また、フェノール系、レーヨン系、アクリル系、ピッチ系等の繊維に不融化及び炭化賦活処理を施した活性炭、又は活性炭素繊維とし、これをフェルト状、繊維状、紙状、又は焼結状にしたものを用いることができる。その他にもカーボンナノチューブ等の炭素材料や金属化合物を用いることができる。結着剤としては、電気二重層キャパシタにおいて一般に使用されている公知のものを用いることができ、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリビニルピロリドン、ポリビニルクロリド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリフルオロエチレンプロピレン、エチレンープロピレンージエンタポリマー、スチレンブタジエンゴム、カルボキシメチルセルロース、フッ素ゴム等を用いることができる。前記導電剤としては、電気二重層キャパシタに一般に使用されている公知のものを用いることができ、例えば、鱗片状黒鉛や土状黒鉛等の天然黒鉛、人工黒鉛、カーボンブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、炭素繊維等を用いることができる。
【００１３】
上記セパレータ(３)としては、大きなイオン透過度を持ち、且つ、所定の機械強度を持つような絶縁性の膜として、従来から用いられている材料のものを用いることができる。例えば、マニラ麻等の天然繊維、ガラス繊維、ポリフェニレンサルファイド、ポリエチレンレテフタラート、ポリアミド、ポリイミド等の樹脂等が挙げられる。セパレータ(３)の孔径は、一般にキャパシタ用として用いられて範囲のものであれば良く、例えば０．０１〜５μｍのものを用いることができる。セパレータ(３)の厚みは一般に用いられているものであれば良く、例えば１０〜３００μｍのものを用いることができる。
【００１４】
電解液としては、プロピレンカーボネートを有する有機溶媒に、支持塩を溶解させたものを用いる。但し、前記プロピレンカーボネートに他の有機溶媒を混合することができ、その有機溶媒としては環状エステル類、鎖状エステル類、環状エーテル類、鎖状エーテル類等が用いられ、具体的には、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、γ‐ブチロラクトン、２メチル‐γ‐ブチロラクトン、アセチル‐γ‐ブチロラクトン、γ‐バレロラクトン、１，２‐ジメトキシエタン、１，２‐エトキシエタン、ジエチルエーテル、ジエチレングリコールジアルキルエーテル、トリエチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジアルキルエーテル、ジエチレングリコールジアルキルエーテル、トリエチレングリコールジアルキルエーテル、テトラエチレングリコールジアルキルエーテル、ジプロピルカーボネート、メチルエチルカーボネート、メチルブチルカーボネート、エチルプロピルカーボネート、ブチルプロピルカーボネート、プロピオン酸アルキルエステル、マロン酸ジアルキルエステル、酢酸アルキルエステル、テトラヒドロフラン(ＴＨＦ)、アルキルテトラヒドロフラン、ジアルキルテトラヒドロフラン、アルコキシテトラヒドロフラン、ジアルコキシテトラヒドロフラン、１，３‐ジオキソラン、アルキル‐１，３‐ジオキソラン、１，４‐ジオキソラン、２‐メチルテトラヒドロフラン、ジメチルスルフォキシド、１，３ジオキソラン、ホルムアミド、ジメチルホルムアミド、ジオキソラン、アセトニトリル、ニトロメタン、蟻酸メチル、酢酸メチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、リン酸トリエステル、無水マレイン酸、スルホラン、３‐メチルスルホラン等を少なくとも一種類以上用いることも可能である。特に、プロピレンカーボネートにスルホランを混合したものを用いることが、耐熱性に優れているため好ましい。支持塩としては、テトラエチルアンモニウムテトラフルオロボーレイト又は、トリエチルメチルアンモニウムテトラフルオロボーレイトを用いることが好ましいが(Ｃ２Ｈ５)４ＰＢＦ４、(Ｃ３Ｈ７)４ＰＢＦ４、(Ｃ２Ｈ５)４ＰＰＦ６、(Ｃ２Ｈ５)４ＰＣＦ３ＳＯ４、(Ｃ２Ｈ５)４ＮＰＦ６、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＮ(ＣＦ３ＳＯ２)２等を少なくとも一種類以上用いることも可能である。
また、ガスケットの封止性を更に上げるために、アスファルト、ブチルゴム等の炭化水素系、フッ素系オイル、クロロスルホン化ポリエチレン、エポキシ樹脂等の一種類以上の材料を、必要に応じて溶剤で薄めた液体シール剤をガスケットに塗布することもできる。
【００１５】
本発明に用いるガスケット(７)は、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン等の従来から用いられているものを単独で用いても良いが、ガラス繊維、セルロース、又はエラストマー等を添加したものを用いても良い。また、本発明に用いるガスケット(８)は、リフロー工程における加熱温度より高い温度、即ち２６０℃以上で予め熱処理を施すことが好ましい。前記熱処理により、前記ガスケット(８)の結晶化が促進され物理的に安定するため、ガスケット(８)と外装蓋(４)及び外装ケース(５)の密着性を向上させることができる。
【００１６】
本発明の実施例を以下に説明する。  
【実施例１】
【００１７】
本発明における電気二重層キャパシタを下記手順により作製した。
【００１８】
(分極性電極の作製)
活性炭とアセチレンブラックとポリテトラフルオロエチレンとを９０：５：５の重量比になるように混合し、該混合物を直径２．２ｍｍ、厚さ０．５ｍｍの円板状に成形した後、１５０℃で２時間真空乾燥させて第１分極性電極及び第２分極性電極を作製した。
【００１９】
(電解液の作製)
プロピレンカーボネートとスルホランとを５０：５０の体積比で混合させた有機溶媒に、支持塩であるトリエチルメチルアンモニウムテトラフルオロボーレイトを１．０mol/lの濃度になるように溶解させて電解液を作製した。
【００２０】
(コイン型セルの組立て)
図１に示すように、ステンレス製の外周部(4a)に折り返し部を設けていない厚さ０．２μｍの外装蓋(４)及び同じくステンレス製で厚さ０．１５μｍの外装ケース(５)の底面に集電体として黒鉛粉末と水ガラスとを混合した導電塗料をそれぞれ塗布した後、前記第１分極性電極(１)及び第２分極性電極(２)を載置する。そして、第２分極性電極(２)の上面に前記電解液を含んだガラス繊維のセパレータ(３)を載置し、前記外装ケース(５)の内周面にポリエーテルエーテルケトンを主成分とするガスケット(８)を配置し、その上に第１分極性電極(１)が載置されるように前記外装ケース(５)内に外装蓋(４)を配置し、前記外装ケース(５)の開口先端部(5b)を内側に湾曲させることにより、外装蓋(４)の開口端部(4c)を外装ケース(５)の底面に向かってガスケット(８)に食い込ませて前記外装ケース(５)と前記外装蓋(４)で構成される収納空間を密封して電気二重層キャパシタを作製した。
【００２１】
（比較例１）
図２に示すように、外装蓋(４)として外周部(4a)に折り返し部を設けたものを用いたこと及び分極性電極(１)、(２)として直径２．０ｍｍ、厚さ０．５ｍｍのものを用いたこと以外は、実施例１と同様の方法で電気二重層キャパシタを作製した。
【００２２】
実施例１および比較例１の電気二重層キャパシタを夫々５０個づつ作製し、静電容量を測定しその平均値を計算した。その結果を表１に示す。
【００２３】
【表１】
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【００２４】
上記表１から分かるように、外装蓋の開口端部を外装ケースの底面に向かってガスケットに食い込ませた実施例は、外装蓋の外周部に折り返し部設けた同サイズの電気二重層キャパシタにおいて、静電容量を向上させることができた。これは、折り返し部の存在により従来使用できなかった前記外装蓋で構成される収納空間を有効に活用し、より大きい分極性電極を配置できたためである。
【００２５】
また、本発明を用いることにより外装蓋の厚みを外装ケースより厚く形成することにより外装蓋の強度を向上させることができる。また、外装蓋の開口端部を外装ケースの底面に向かってガスケットに食い込ませることにより、折り返し部を設けていない比較例と比べガスケットへの食い込みが大きくなり、外装ケースと前記外装蓋で構成される空間の密封性を向上させることができる。
【００２６】
さらに、本出願人が、特願２００４−０３４２９５号において提案した、前記外装蓋(４)の開口端部(4c)がガスケット(８)に入り込む凹部が形成する技術を用いることにより、分極性電極(１)、(２)を外装蓋(４)の外周部(4a)に折り返し部(4b)を設けたものよりも大きくすることができ、静電容量を向上させることができると共に、ガスケット(８)が前記凹部に入り込み密封性を向上させることができる。
【００２７】
開口端部(4c)にガスケット(８)が入り込む凹部が形成する場合、前記凹部の形状としては断面凹形、断面ω型、Ｖ字型等に加工したものを用いることができる。
【００２８】
前記凹部の深さは、５μm以上になると凹部に入り込む力が更に強くなり密封性が更に向上し、凹部の深さが５０μmより大きくなると開口先端部(5b)を内側に湾曲させる工程においてガスケット(８)に傷を与えてしまい、ひび割れの原因になるため、溝の深さは５〜５０μｍの範囲が好ましい。
【００２９】
上記実施例の説明は、発明を説明するものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定し、或いは範囲を減縮して解すべきではなく、本発明の各部構成は上記実施例に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明における電気二重層キャパシタの縦断面図である。
【図２】従来の電気二重層キャパシタの縦断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  第１分極性電極
２  第２分極性電極
３  セパレータ
４  外装蓋
4a  外周部
4b  折り返し部
4c  開口端部
4d  上方部分
4e  下方部分
５  外装ケース
5a  内周部
5b  開口先端部
６  第１集電体
７  第２集電体
８  ガスケット
【図１】
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【図２】
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